全線整合，一馬當(dāng)先—西門子全集成自動(dòng)化解決方案在華晨寶馬的應(yīng)用
時(shí)間：2014-07-23 11:34:54來源：西門子（中國）有限公司工業(yè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域
導(dǎo)語：?盡管中國汽車市場(chǎng)增速明顯放緩，并終將回歸理性低速增長，寶馬依然在此寄予厚望。據(jù)麥肯錫預(yù)測(cè)，中國最早將在2016 年取代美國成為全球最大豪華車市場(chǎng)，到2020 年預(yù)計(jì)將超越歐洲市場(chǎng)。
當(dāng)寶馬進(jìn)入精耕細(xì)作時(shí)代，這個(gè)老牌豪華車廠商前進(jìn)的步伐恰恰成為中國豪華車市場(chǎng)的風(fēng)向標(biāo)。作為寶馬認(rèn)定的未來15 年全新自動(dòng)化技術(shù)的首選全球供應(yīng)商，西門子毫無疑問是寶馬在中國的新戰(zhàn)略下可靠的合作伙伴。這個(gè)“可靠的合作伙伴”雖然為普通中國消費(fèi)者知之甚少，卻或許是商業(yè)領(lǐng)袖們想弄明白、政策制定者樂于見到的成就寶馬領(lǐng)先地位的重要支撐 。
中國汽車市場(chǎng)超高速增長的好日子結(jié)束了，這已是所有汽車廠商的共識(shí)。最近兩年，整個(gè)汽車市場(chǎng)一直處于“微增長”時(shí)代，即使在豪華車領(lǐng)域，其增速也從去年下半年開始放緩。如何賦予品牌新的價(jià)值，尋找到更多利潤增長點(diǎn)，越來越成為豪華車品牌重點(diǎn)思考的問題。
從1994 年正式進(jìn)入中國到2012 年的18 年間，寶馬在中國銷量增長超過400 倍。但在慶祝其合資公司華晨寶馬成立十周年的同時(shí)，這個(gè)老牌豪華車廠商又面臨了新的挑戰(zhàn)。它不僅要繼續(xù)在諸多豪華汽車品牌的激烈競(jìng)爭(zhēng)中廝殺，還得應(yīng)對(duì)前赴后繼的后來者的沖擊。而且，這些打算對(duì)中國市場(chǎng)發(fā)起新一輪進(jìn)攻的豪華車品牌都公布了雄心勃勃的國產(chǎn)計(jì)劃。越來越成熟的中國消費(fèi)者對(duì)豪華車的需求也逐漸開始多元化。未來中國豪車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)由此升級(jí)。
為了贏得競(jìng)爭(zhēng)，寶馬打算在中國市場(chǎng)精耕細(xì)作，“把最新、最好的產(chǎn)品、技術(shù)和服務(wù)帶到中國”。其在沈陽投建的第二個(gè)工廠——華晨寶馬鐵西工廠是為此進(jìn)行的重要布局。
寶馬的目的是讓鐵西工廠成為其全球最先進(jìn)的工廠之一。為此，鐵西工廠引入了德國寶馬和西門子以及眾多國際供應(yīng)商聯(lián)合開發(fā)的工廠建設(shè)L7 標(biāo)準(zhǔn)，這是寶馬集團(tuán)高效生產(chǎn)的最高標(biāo)準(zhǔn)之一，基于西門子的控制架構(gòu)開發(fā)而成。
作為寶馬集團(tuán)全球最先進(jìn)工廠之一的鐵西工廠，全面應(yīng)用西門子全集成自動(dòng)化（TIA，Totally IntegratedAutomation）解決方案，在Simatic Manager集成環(huán)境下使用了可編程控制器（PLC，Programmable Logic Controller）編程軟件STEP 7、配合西門子LIS 超寬帶實(shí)時(shí)定位識(shí)別系統(tǒng)，且集成了PROFIsafe 安全技術(shù)解決方案。制造過程的通訊采用Profinet 網(wǎng)絡(luò)傳輸，底層執(zhí)行器和中間控制器也主要由西門子提供，如：Simatic S7 控制器、Sinamics 驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品等。
鐵西工廠在電氣和機(jī)械設(shè)備的選擇上也遵循寶馬全球標(biāo)準(zhǔn)，因此就需要自動(dòng)化系統(tǒng)具備極高的開放程度與可靠性。事實(shí)上，西門子是目前世界上唯一一家能夠覆蓋從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)整個(gè)價(jià)值鏈的供應(yīng)商。
“寶馬有很多自己定制的生產(chǎn)系統(tǒng)，這就要求設(shè)備方給我們很大的支持，西門子在這方面做了很多工作。”寶馬總裝設(shè)備規(guī)劃部一位對(duì)西門子電氣設(shè)備頗為熟悉的負(fù)責(zé)人說，“西門子設(shè)備的兼容性本身就很好，軟件非常開放，的確是基于客戶需求在做自動(dòng)化集成，讓我們有充分自由選擇的空間。”
西門子的TIA 概念在其中得到了完美展現(xiàn)。TIA 是西門子在1996 年首先提出來的概念，并且隨后在軟硬件上不斷推陳出新。這個(gè)概念的目的是讓工業(yè)自動(dòng)化從局部走向整合，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、通訊、組態(tài)和編程環(huán)境讓自動(dòng)化設(shè)備與系統(tǒng)無縫連接，既縮短了工程時(shí)間、提高生產(chǎn)效率，還降低了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和維修的成本。
耗資15 億歐元，占地面積2.07 平方公里的鐵西工廠，擁有沖壓、車身、涂裝和總裝四大完整的汽車制造工藝?？傃b車間是工廠的最后一道關(guān)口，將發(fā)動(dòng)機(jī)以及傳動(dòng)系統(tǒng)、內(nèi)飾和儀表板、座椅等所有的其他附件裝配到涂裝完成的車身上，使其成為一輛名副其實(shí)的汽車，因此對(duì)汽車質(zhì)量和產(chǎn)量都起著至關(guān)重要的作用。與其他車間相比，總裝車間更需要在生產(chǎn)上分秒必爭(zhēng)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行率的要求更高。
走進(jìn)總裝車間，基于TIA 概念的西門子產(chǎn)品“無處不在”。西門子先進(jìn)的設(shè)備、解決方案和專業(yè)的服務(wù)能夠保證設(shè)備運(yùn)行率達(dá)到99%以上，穩(wěn)定運(yùn)行的生產(chǎn)線有利于實(shí)現(xiàn)寶馬對(duì)質(zhì)量和效率的不懈追求。
西門子是電子電氣工程領(lǐng)域領(lǐng)先的企業(yè)，設(shè)備的穩(wěn)定性在鐵西工廠一期建設(shè)中表現(xiàn)出色。通過一期建設(shè)實(shí)踐中的優(yōu)勝劣汰，西門子成功競(jìng)標(biāo)成為總裝車間二期工程的總承包商。鐵西工廠二期建設(shè)的目標(biāo)是把產(chǎn)量從15 臺(tái)/小時(shí)提高到30 臺(tái)/小時(shí)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，讓人工與機(jī)器有機(jī)結(jié)合，縮短每條生產(chǎn)線上的節(jié)拍時(shí)間，是西門子在二期建設(shè)中對(duì)總裝車間的改造方向之一。
在總裝車間的合車工位，車身與底盤及動(dòng)力總成首次結(jié)合在一起。西門子將合車工位從原來的1 個(gè)人工工位細(xì)化成12 個(gè)工位。其中，只有4 個(gè)工位需要配備工人，其余全部是自動(dòng)化完成。而每個(gè)螺絲的擰緊程度都被電腦錄入系統(tǒng)并保存直到車輛報(bào)廢，確保每一項(xiàng)數(shù)據(jù)都是可追溯的。在新的設(shè)計(jì)下，車身與底盤及動(dòng)力總成的結(jié)合可以按照流水線的方式連續(xù)進(jìn)行，減少了部件的等待時(shí)間。
總裝車間承擔(dān)的另一個(gè)重任是通過生產(chǎn)的靈活性來配合寶馬對(duì)中國市場(chǎng)的精耕細(xì)作。今年5 月，華晨寶馬在中國正式啟動(dòng)BMW 專屬定制服務(wù)，首先應(yīng)用于BMW 5 系車型，年內(nèi)推廣到BMW 3 系和X1上。
全新BMW 3 系標(biāo)準(zhǔn)軸距、長軸距和X1 都是鐵西工廠目前生產(chǎn)的車型。為客戶提供專屬定制服務(wù)，意味著工廠要實(shí)現(xiàn)訂單式生產(chǎn)，這也是當(dāng)前汽車行業(yè)的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。所謂訂單式生產(chǎn)，最基本的做法是根據(jù)經(jīng)銷商獲得的訂單，在工廠“按需生產(chǎn)”，從而很好地控制庫存。隨著消費(fèi)者個(gè)性化需求的增加，訂單式生產(chǎn)又成為汽車廠家營銷的新武器——用戶可以根據(jù)自己的喜好選擇車型甚至車輛的配置，工廠再根據(jù)訂單實(shí)際要求進(jìn)行相應(yīng)的生產(chǎn)。寶馬的最終目標(biāo)是將鐵西工廠打造成一個(gè)全球生產(chǎn)靈活性最高的工廠，使其一個(gè)生產(chǎn)線能同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)車型。
其中蘊(yùn)含的挑戰(zhàn)是，如何通過有效的生產(chǎn)組織和物流運(yùn)送，保證每輛汽車生產(chǎn)時(shí)的精確性和穩(wěn)定性，同時(shí)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間將適當(dāng)型號(hào)的設(shè)備輸送到適當(dāng)?shù)能囕v。在西門子TIA 概念的支持下，這些挑戰(zhàn)在總裝車間都得到了有效解決。
有了西門子LIS 識(shí)別系統(tǒng)的輔助，總裝車間取消了原來專門用于掃描車輛條形碼的工位。車輛每到一個(gè)工位，車型、車輛識(shí)別碼（VIN，Vehicle IdentificationNumber）、根據(jù)車輛的不同配置需要裝配的各種零件等信息會(huì)自動(dòng)顯示在工位前方的操作屏上，甚至?xí)詣?dòng)提供圖片及裝配輔助指令直接引導(dǎo)工人完成相應(yīng)工作。
“立體倉庫”則是二期建設(shè)中西門子對(duì)總裝車間進(jìn)行的改造項(xiàng)目之一，全部應(yīng)用西門子PLC 來完成。該系統(tǒng)在不需要人工干預(yù)的情況下，針對(duì)不同車型，可以從倉庫調(diào)出所需要的動(dòng)力總成托盤排成相應(yīng)的生產(chǎn)序列，為工人操作提供具體支持。這在很大幅度上降低了工人裝錯(cuò)零部件或者裝的零部件不達(dá)標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，不但提高了生產(chǎn)效率，更保證了車輛的質(zhì)量。
在總裝車間靈活生產(chǎn)上發(fā)揮重要作用的還有西門子提供的基于Simatic S7-400 自動(dòng)化系統(tǒng)的解決方案。這個(gè)系統(tǒng)所具有的模板擴(kuò)展和配置功能，使其能夠按照不同的需求靈活組合。以合車步驟為例，按照西門子工廠自動(dòng)化工程有限公司（SFAE）汽車項(xiàng)目組項(xiàng)目經(jīng)理裘驍峰的說法，“只要把車型輸進(jìn)去，需要的軸距就可自動(dòng)調(diào)整，精確度可以達(dá)到0.5 毫米以內(nèi)”。在中國市場(chǎng)，由于本土消費(fèi)者對(duì)于后排舒適度的關(guān)注，推出標(biāo)準(zhǔn)軸距和加長軸距的同款車型已經(jīng)成為汽車廠商們的重要賣點(diǎn)。西門子Siamtic S7-400 系統(tǒng)在車輛軸距選擇上的靈活性，對(duì)寶馬的價(jià)值不言而喻。
走在明亮、潔凈的廠房里，你除了會(huì)不斷顛覆對(duì)“工廠”和“車間”的傳統(tǒng)理解，還很難忽略那些同時(shí)“飛在頭上”和“走在身邊”的車身。整個(gè)車間分為兩層，合理利用了空中和地面物流的空間優(yōu)勢(shì)，可以讓零部件和預(yù)裝模塊盡可能通過最短的路線輸送到生產(chǎn)線上。
為了讓物流傳送更穩(wěn)定快捷，西門子充分發(fā)揮本地研發(fā)的創(chuàng)新能力，減少機(jī)械設(shè)備的能源消耗，加快了新車上市的速度。
“以前車身輸送運(yùn)行軌跡是筆直向上，上升到一定高度往前平移，然后再向上，這樣不僅速度慢，還容易對(duì)機(jī)器造成磨損，”裘驍峰回憶說，“我們就提出了車身輸送控制系統(tǒng)運(yùn)行軌跡優(yōu)化的方案，把運(yùn)動(dòng)控制的路線改成斜著向上走，有效縮短了運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。接下來，西門子在中國其他汽車廠商的生產(chǎn)線建設(shè)中，都會(huì)以此為參照模板來做。”
由于生產(chǎn)的特殊性，總裝車間是鐵西工廠工人數(shù)量最多的車間，目前有2000 多名工人。擁有C 型鉗的翻轉(zhuǎn)工位是總裝車間的另一大特色。這也是國內(nèi)第一條翻轉(zhuǎn)工位生產(chǎn)線，全部吊具由西門子在上海建造、測(cè)試后運(yùn)輸?shù)借F西工廠完成安裝與調(diào)試。車身能夠翻轉(zhuǎn)，汽車的底盤裝配就可以通過流水線來完成，改變了以往必須在一個(gè)工位完成所有底盤裝
配的傳統(tǒng)方式，有效提高了生產(chǎn)效率。翻轉(zhuǎn)工位在設(shè)計(jì)時(shí)還充分考慮了人體工程學(xué)原理，使不同身高的員工在安裝不同部件時(shí)，能夠選擇自己最省力、最舒適的工作姿勢(shì)。
就像總裝車間高效穩(wěn)定的生產(chǎn)必須依靠每個(gè)一線工人良好的工作狀態(tài)，西門子TIA 在實(shí)際執(zhí)行過程的出色表現(xiàn)也需要每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)支持人員發(fā)揮高水平的職業(yè)素養(yǎng)。身為項(xiàng)目經(jīng)理，裘驍峰每天至少要在總裝車間走滿7 到8 圈。這樣做的目的一方面是及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理現(xiàn)場(chǎng)問題，另一方面也是為了拜訪客戶，傾聽他們的建議和意見。為了保證每天都能及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)和客戶反饋，裘驍峰的休息時(shí)間經(jīng)?；ㄔ诹司毟?jìng)走上。“作為一個(gè)好的現(xiàn)場(chǎng)管理者一定要有很好的體能。”他解釋說。
在總裝車間的二期建設(shè)中，經(jīng)常把休息時(shí)間用在服務(wù)客戶上的西門子員工還不只有裘驍峰。由于二期建設(shè)是一個(gè)改造項(xiàng)目，必須在不影響總裝車間正常生產(chǎn)的前提下進(jìn)行。這就意味著，西門子的員工必須利用周日或者節(jié)假日這樣的工廠休息時(shí)間，完成項(xiàng)目改造。正是專業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品以及專業(yè)人員相結(jié)合，才最終塑造出西門子“可信賴的合作伙伴”形象。而作為寶馬認(rèn)定的未來 15 年全新自動(dòng)化技術(shù)首選全球供應(yīng)商，西門子毫無疑問是寶馬在中國精耕細(xì)作時(shí)最重要的合作伙伴之一。
盡管中國汽車市場(chǎng)增速明顯放緩，并終將回歸理性低速增長，寶馬依然在此寄予厚望。據(jù)麥肯錫預(yù)測(cè)，中國最早將在2016 年取代美國成為全球最大豪華車市場(chǎng)，到2020 年預(yù)計(jì)將超越歐洲市場(chǎng)。而不管是寶馬還是大眾、奔馳，這些為消費(fèi)者熟知的汽車公司在中國攻城略地的背后，其實(shí)都離不開西門子這樣可信賴的核心伙伴。
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